第 344 章 石墨烯电池
石墨烯这种材料非常特殊,它的原子排列是二维的,这就导致了它的层数不同,表现出来的物理性能也完全不同。 按照物理学界的规则,把只有一层原子排列的石墨烯称为单层石墨烯、拥有两层原子排列的称为双层石墨烯,十层以下的称为少层石墨烯,十层以上的自然就是多层石墨烯。 多层石墨烯很多厂商都可以量产,但是用途也不是很大,石墨烯的层数越多,导电性越弱,十层以上几乎没有导电性,所以多层石墨烯的用途不是很大。 但是到了十层以下的少层石墨烯,到了这个程度,石墨烯的导电性和吸附性就会大大增强,成为半导体。 但是真正厉害的还是单层和双层石墨烯,这两种石墨烯才是未来的材料,但是目前只能在实验室的特殊环境下生产,而且价格贵的离谱。根据2016年《自然》杂志的估计,在老美实验室,1克石墨烯的制备成本高达615万美元。但是就是这仅仅1克单晶石墨烯,却可以铺平300多平米的cao场。单晶石墨烯是目前发现最可靠常温超导材料。 石墨烯会根据层数的增加,导电性也会增加,十层以上基本上绝缘体。到了双层和单层,根据石墨烯结构的变化,电阻会降到几乎为零。 而夹在中间的少层石墨烯恰好处于半导体状态,少层石墨烯是生产石墨烯锂电池和碳基芯片的绝佳材料。 而这次王立诚教授的团队搞出来的是少层石墨烯的量产方案。根据王立诚教授的介绍,这次之所以能够找到少层石墨烯的制备方案,是因为奇迹投资的超算立下了大功。研究人员在使用穷举法计算石墨烯作为锂电池负极材料的可能性时,结果非常意外地计算出来了少层石墨烯制备方案中,碳化硅外延法实验的可能数据。 而负责这项计算的研究员,又恰好算是王立诚刚刚招聘的计算材料学的实验记录员。这名研究员也许是刚刚入职,所以在记录计算数据时,偶然间看到这组数据,于是回去后就立刻向自己的上级申请了实验验证,结果一下子就生产出了十层以下的少层石墨烯。 碳化硅外延法是通过在超高真空的高温环境下,使硅原子升华脱离材料,剩下的碳原子通过自组形式重构,从而得到基于碳化硅衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯,而且成本比使用其他方法制备的石墨烯在成本是具有更大的优势。 介绍到这里,王立诚教授奉承道:“这还得多亏了李总不计成本地投入,多次为我们的实验室增添新的设备,我们才能在这么短的时间内,验证超算的给出的计算结果。在此我代表实验室全体人员,向李总表示感谢。谢谢李总!” 说着,王立诚教授郑重地向李月祺鞠躬表示感谢,李月祺立刻扶住王教授道:“王教授、王教授,你这么做就显得是太客气了,大家都说一家人。再说了,您是长辈,这么做不是折我的寿吗?” 其实王立诚真的很感激李月祺,如果没有他的入股,并且大力扶持,自己含辛茹苦大半生的心血可能就要付之东流,哪能像现在这样,一边教书,一边继续从事自己所喜欢的研究事业。 现在自己的团队出了成果,少层石墨烯量产制备技术,是目前任何国家都急需的尖端科技,其背后的产业价值更加难以估量。 李月祺安抚了有些激动的王教授后,又问道:“那我们实验室目前最新技术能够做到哪种程度?成本如何?” 王教授继续介绍道:“目前奇迹新能源实验室的石墨烯制备技术最低可以达3层石墨烯,这是少层石墨烯的极限数值,再往下双层和单层石墨烯量产技术,目前还没有攻克。 由于双层和单层石墨烯与少层石墨烯理论上已经不是一种东西,双层石墨烯的物理性能更接近于金属。而到了单层石墨烯,则基本就是传说中常温超导的概念,要攻克这两只种石墨烯还需要更大规模的投入。 至于成本吗,这要看石墨烯的薄片面积大小。其中粉末状的成本最低,也最不值钱。但是如果能够达到1平方米级别的薄片,那每克的成本都在百万元以上。但是如果是平方分米级别的石墨烯,每克的成本只需要几百元。 而根据我们的计算,用于生产石墨烯电池的面积,只需要做到每块10平方厘米大小,每克的成本只需要十几元。如果在流水线上量产的话,还可以继续降低。” 说着,王立诚教授吩咐助手,拿过来一个电池状的东西,递给李月祺道:“李总,这是我们使用实验室制备三层石墨烯制造的石墨烯电池,使用钴镍锰锂的粉末作为电池的正极,石墨作为电池的负极。使用石墨烯作为为基础的微型超级电容器。 说白了,这就是一块使用三层石墨烯作为吸附工具的三元锂电池,但是根据我们的实验,这块4000毫安时的电池,在充电功率足够的情况下,可以在1分钟内将电池能充满。” 这些不但李月祺惊呆了。和李月祺一起来到新能源实验室的高管们也惊呆了,一分钟充满一块电池?这已经不是黑科技了,这他喵的是外星科技吧?现在智能机的SOC和其他元器件的性能越来越强,屏幕也越来越大。结果就是手机耗电量越来越大,掉电速度越来越快。 以前2500毫安时能用一天的智能手机,现在4000毫安时都只能坚持不到10个小时了。而与此同时呢,手机的充电功率虽然提升也很快,但即使配备快充的手机,也需要一两个小时才能充满。(2016年的数据) 如果在工作日出现那种一晚上忘了给手机充电的那种情况,那起码也得难受一整天。 如果奇迹公司的三层石墨烯能够量产,别的应用先不说,光是电池快充一个方向的应用,其产生的经济效益就高达千亿以上。悠远剑客的大投机家